(57)【要約】【課題】検出精度が改善された生体観察装置を提供することを目的とする。【解決手段】試料に近接配置される対物レンズと、試料を撮像する撮像装置と、前記撮像装置によって撮像された画像中で探索領域を設定し、該探索領域内の画像を処理する画像処理部と、前記画像処理部からの信号に基づいて、前記試料の変位を補正する方向に前記対物レンズを駆動する対物レンズ駆動装置とを備える生体観察装置を提供する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料に近接配置される対物レンズと、
試料を撮像する撮像装置と、
前記撮像装置によって撮像された画像中で探索領域を設定し、該探索領域内の画像を処理する画像処理部と、
前記画像処理部からの信号に基づいて、前記試料の変位を補正する方向に前記対物レンズを駆動する対物レンズ駆動装置とを備える生体観察装置。
【請求項２】
所定の領域のみを撮像するように前記撮像装置を制御する制御装置をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の生体観察装置。
【請求項３】
前記撮像装置として、試料の変位を検出し、且つ、前記画像処理部によって探索領域が設定される画像を撮像するための検出用撮像装置、及び、観察用撮像装置を具備する、請求項１又は２に記載の生体観察装置。
【請求項４】
前記探索領域が、連続する画像フレーム間における変位の差分の最大値を超える長さを一辺とする矩形領域である、請求項１〜３の何れか一項に記載の生体観察装置。
【請求項５】
前記探索領域の設定が、前記対物レンズ駆動装置の駆動を開始する前後に行われることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の生体観察装置。
【請求項６】
前記生体観察装置が生体観察用の顕微鏡である、請求項１〜５の何れか一項に記載の生体観察装置。
【請求項７】
前記試料が生体中の細胞、組織又は内臓であることを特徴とする、請求項１〜６の何れか一項に記載の生体観察装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体観察装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、生物学の研究において、標本として実験動物の一個体を用い、生きたままその臓器等を光学顕微鏡により観察するいわゆるインビボ観察が行われるようになっている。インビボ観察においては、観察対象が拍動、呼吸動などの動きを有するために観察位置のズレや焦点のボケが生じやすい。このような観察位置のズレや焦点ボケを解消する方法としては、撮像手段を備えた顕微鏡全体を観察対象の動きに合わせて追従させる装置（例えば、特許文献１）、或いは、観察対象の動きに合わせて対物レンズを追従させる装置（例えば特許文献２）などが知られている。特許文献２では、観察対象の動きを検出するために、観察用のカメラとは別に検出用カメラを備えている。
【特許文献１】特開平７−２２２７５４号公報
【特許文献２】特開２００７−１８７８１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
通常、生体の変位を検出するための検出用カメラはフレームレートが速い（約1000fps）。そのため、画像処理時間がフレームレート間隔を越えてしまうこともあり得る。また、画像処理時間が長いと、実際の生体の変位に対しての検出遅れ時間が発生し、追従制御の精度が低下するという問題がある。さらに、画像処理時間が長いと、ビジュアルサーボ系としてのむだ時間が大きくなるため、追従制御系の安定性に影響を及ぼし、制御ゲインをあまり高くできないために、高精度な追従制御ができないという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、生体を生きたまま観察する生体観察装置において、生体の動きを検出するための画像処理時間を短縮させることにより、従来よりも高精度な追従制御を可能とし、これによって検出精度が改善された生体観察装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。    
本発明は、試料に近接配置される対物レンズと、前記対物レンズを介して試料を撮像する撮像装置と、前記撮像装置によって撮像された画像中で探索領域を設定し、該探索領域内の画像を処理する画像処理部と、前記画像処理部からの信号に基づいて、前記試料の変位を補正する方向に前記対物レンズを駆動する対物レンズ駆動装置とを備える生体観察装置を提供する。
【０００６】
本発明によれば、動的な挙動を示すために観察位置にズレを生じるような試料に対して、撮像装置により試料を撮像し、得られた画像から変位を検出し、検出結果に基づいて対物レンズ駆動装置を作動させて、像ズレを補正する方向に対物レンズが駆動される。
【０００７】
生体の変位は、主に呼吸や拍動、脈動によるものであり、時系列的に見ると、図２に示すような規則性のある振動として検出される。本発明ではこの生体特有の動き、即ち、一定方向の振動に着目し、この性質を利用して探索領域を設定する。
【０００８】
具体的には、撮像装置によって取得された画像中で探索領域を設定し、該探索領域内の画像のみを処理し、生体の変位を検出する。このように処理する画像領域を限定することによって、画像処理時間が短縮され、実際の生体振動に対しての検出の遅れ時間を短くすることができ、追従制御の精度を向上させることができる。
【０００９】
上記発明においては、所定の領域のみを撮像するように前記撮像装置を制御する制御装置をさらに備えることができる。      
このような構成にすることにより、撮像する領域が限定され、撮像された画像を上記画像処理部に転送する時間をも短縮することができる。
【００１０】
また上記発明においては、前記撮像装置として、試料の変位を検出し、且つ、前記画像処理部によって探索領域が設定される画像を撮像するための検出用撮像装置、及び、観察用撮像装置を用いることができる。    
検出用と観察用の二つの撮像装置を用いることにより、観察用の画像とは別に生体変位を検出するための画像を取得することができる。このため、観察用画像の取得を考慮することなく検出用撮像装置において撮像領域を設定することが可能である。
【００１１】
また、上記発明においては、前記探索領域が、連続する画像フレーム間における変位の差分の最大値を超える長さを一辺とする矩形領域であってよい。このようにすることで、探索領域を極めて限定することができ、画像処理領域を著しく減少することができる。
【００１２】
また、上記発明においては、前記探索領域の設定が、前記対物レンズ駆動装置の駆動を開始する前後に行われる。このようにすることで、駆動装置の駆動後、即ち追従制御の開始後にも探索領域が設定され、探索領域をさらにより減少することができる。
【００１３】
また、上記生体観察装置は、生体観察用の顕微鏡であってよく、或いは内視鏡やその他の観察装置であってもよい。
【００１４】
上記生体観察装置において観察される試料は、生体中の細胞、組織又は内臓であってよく、生体の動的挙動が補正されることによって、生きたままの試料中の極微細な対象を観察することが可能である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、振動を検出するための画像処理領域を限定することにより、画像処理時間を短縮させることができ、追従制御の精度を改善することができる。これにより、高精度な検出が可能な生体観察装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の生体観察装置は、顕微鏡観察装置として好適に用いられるが、これに限定されず、例えば内視鏡観察装置やその他の適切な装置として用いられることもできる。以下、説明の便宜のため、検出用撮像装置と観察用撮像装置の二つの撮像装置を具備する顕微鏡観察装置を例として詳細に説明する。
【００１７】
本発明の第１の実施形態に係る顕微鏡観察装置１について、図１を参照して説明する。
【００１８】
本実施形態に係る顕微鏡観察装置１は、図１に示されるように、試料Ｓを搭載するステージ２と、励起光Ｅを出射する励起光源３と、該励起光源３からの励起光Ｅを導く照明レンズ（照明光学系）４と、該照明レンズ４により導かれた励起光Ｅを試料Ｓに導く一方、試料Ｓにおいて発生した蛍光Ｆをコリメートする対物レンズ５と、該対物レンズ５によりコリメートされた蛍光Ｆを励起光Ｅから分岐するダイクロイックミラー６と、分岐された蛍光Ｆをさらに分岐するビームスプリッタ７と、分岐された蛍光Ｆを検出する２つのＣＣＤのような撮像装置、即ち、観察用撮像装置８及び検出用撮像装置９とを備えている。図中符号２０は結像レンズである。
【００１９】
前記励起光源３、照明レンズ４、ダイクロイックミラー６、ビームスプリッタ７および２つの撮像装置８，９は、顕微鏡本体１０に備えられている。一方、前記対物レンズ５は、顕微鏡本体１０から切り離され、対物レンズ駆動装置１１により支持されている。
【００２０】
対物レンズ駆動装置１１は、前記対物レンズ５をステージ２と顕微鏡本体１０との間に配置するアーム１２と、該アーム１２により保持された対物レンズ５を鉛直方向に移動させる第１の駆動機構１３と、前記対物レンズ５を水平２方向に移動させる第２、第３の駆動機構１４，１５と、前記対物レンズ５を該対物レンズ５の光軸に直交する２方向に沿う軸線回りに揺動させる第４、第５の駆動機構１６，１７とを備えている。第１〜第３の駆動機構１３〜１５は、例えば、モータ１３ａ〜１５ａと、該モータ１３ａ〜１５ａに接続された図示しないボールネジ等の直線移動機構とを備えている。第４、第５の駆動機構１６，１７は、例えば、モータ１６ａ，１７ａと、該モータ１６ａ，１７ａに接続された減速機構１６ｂ，１７ｂとを備えている。
【００２１】
前記撮像装置９には、該撮像装置９により取得された画像において探索領域を設定し、該探索領域内の画像を処理して試料Ｓの変位量とその方向を算出する画像処理部２１と、該画像処理部２１からの情報を元に前記対物レンズ駆動装置１１の各駆動機構１３〜１７に対し、試料Ｓの変位による対物レンズ５の光軸のズレを補正する方向に対物レンズ５を駆動する駆動指令を出力する駆動制御装置１８が接続されている。また、対物レンズ駆動装置には、対物レンズの位置を検出するエンコーダが備えられている。
【００２２】
このように構成された本実施形態に係る顕微鏡観察装置１においては、図３に示されるように、対物レンズ駆動装置１１の作動により、対物レンズ５が、光軸に沿うＺ軸方向、光軸に直交するＸ軸，Ｙ軸方向および、Ｘ軸およびＹ軸回りのＡ，Ｂ方向にそれぞれ移動できるようになっている。
【００２３】
このように構成された本実施形態に係る顕微鏡観察装置１の作用について、図４〜図２２を参照して説明する。    
本実施形態に係る顕微鏡観察装置１においては、観察用撮像装置８により試料の観察用の画像が撮像される。一方、検出用撮像装置９により、試料の変位を検出するための画像が撮像される。検出用撮像装置９により撮像されて取得された画像情報は、画像処理部２１に送られ、探索領域が設定され、該領域内において画像が処理されて試料Ｓの変位量とその方向が算出される。この結果は駆動制御装置１８に送られ、駆動制御装置１８において対物レンズ駆動装置１１の各駆動機構１３〜１７に送られる指令信号が演算され、該指令信号に基づいて各駆動機構１３〜１７が駆動させられる。
【００２４】
ここで、画像処理部２１における探索領域の設定について説明する。検出用撮像装置９には高速度カメラを用いる、例えば1000 fpsで観察領域内を水平256画素×垂直256画素で撮影する高速度カメラを用いることができる。一般的に、高速度カメラは露光時間が短く感度が低いため、生体そのものを観察可能な明るさで撮影することが困難である。従って、生体の表面にマーカーを載せ、このマーカーの動きを検出用撮像装置９により検知することで、生体の振動を検出するようにする。
【００２５】
本実施形態では、図４に示すようにマーカーとして蛍光ビーズを用いる。蛍光ビーズは、図５に示すように、検出用撮像装置９により撮影された領域において、複数画素分以上の幅を持って撮影される程度の大きさのものを使用することで、以下に説明する重心位置の演算精度を向上させることができる。
【００２６】
蛍光ビーズを用いた生体振動の検出について、図６のフローチャートを使用して説明する。まず、検出用撮像装置９により撮影し(S101)、2次元の画像情報を画像処理部２１内のメモリ２２に格納し(S102)、この画像情報における輝度を表すデータから、蛍光ビーズの位置を演算する。これはまず、蛍光ビーズ以外（例えば、臓器や単純な画像ノイズ）を検出しないような所定の値以上の輝度値を有する画素の塊（ラベリング領域）を検出し(S103)、その画素の塊に対して重心位置を求める(S104)。そして、この重心位置の演算結果を時系列情報としてメモリ２１に格納する(S105)。
【００２７】
以上の動作を検出用撮像装置９のフレームレート間隔で連続的に行うことで、蛍光ビーズの移動軌跡が時系列で算出される。
【００２８】
次に、対物レンズ制御システムについて、図７の制御ブロック図を参照して説明する。
【００２９】
対物レンズ５を移動させるための目標位置信号（即ち、マーカーの位置信号）と、エンコーダからの対物レンズ位置信号との差分を制御誤差として、この制御誤差を小さくするように、駆動制御装置１８にて、例えばPID制御のような制御演算を行い、この演算結果をもとに、対物レンズ駆動装置１１により対物レンズ５を任意の位置に駆動する。ここで、対物レンズ５は、生体振動の最大振幅以上の移動範囲を有するものとする。
【００３０】
次に、探索領域の設定方法について説明する。    
今、対物レンズ５が停止した状態において、観察領域に見えるのは生体振動そのものである。図８（ａ）は、振動を観察した時の模式図であり、図中の矢印は蛍光ビーズが動く軌跡を表す。図８（ａ）においては、四角く囲んだ領域が観察領域であり、ここでは仮に、観察領域の横軸をｘ軸とし、縦軸をｙ軸とする。図８（ｂ）は蛍光ビーズのy方向の動きを時系列で示した模式図である。
【００３１】
まず、画像処理部２１において、観察画像全体を画像処理して蛍光ビーズの位置を検出する。そして、ｘ軸及びｙ軸のそれぞれについて、図８（ｂ）に示すように、生体振動の少なくとも１周期分の時系列データを画像処理部２１内のメモリ２２に格納する。メモリ２２に格納された時系列データにおいて、連続する画像フレームの間の蛍光ビーズの位置の差分を演算する。つまり、ある撮像時点（フレーム）での蛍光ビーズの位置と、その次の撮像時点（フレーム）での蛍光ビーズの位置を比較し、その差を演算する。この演算により、図９（ｂ）に示したような画像フレーム間の蛍光ビーズの移動量Ｐが求められる。次いで、図９（ｂ）に示すように、この移動量Ｐの最大値Ｐmax及び最小値Ｐminを検出し、最大振幅値ＰＰを算出し、メモリ２２に格納する。
【００３２】
次に、図１０に示すように、蛍光ビーズの位置を中心として、蛍光ビーズの最大移動量ＰＰ以上の大きさの一辺を有する矩形領域を探索領域Ｐとして設定する。本実施形態においては、便宜的に、探索領域Ｐのｘ軸及びｙ軸をそれぞれ観察領域のｘ軸及びｙ軸と平行になるように設定した。しかしながら、探索領域Ｐの設定方法はこれに限定されず、任意の方向に設定することができる。また、矩形領域の一辺の長さはＰＰ以上の長さである。探索領域Ｐの面積を小さくするために、矩形領域の一辺の長さはより短いことが好ましい。例えば、探索領域Ｐの一辺の長さはＰＰの６倍であり、より好ましくは３倍であり、さらにより好ましくは２倍である。生体の振動が安定している場合は、ＰＰを探索領域Ｐの一辺の長さとすることもできる。
【００３３】
そして、上記探索領域Ｐが設定された後は、現在蛍光ビーズが検出された位置を中心とした上記探索領域Ｐ内のみの画像を処理し、蛍光ビーズを検出する。このときの様子を図１１に示す。図１１内の矢印は蛍光ビーズの振動の軌跡を表し、点線の四角は探索領域Ｐを表す。ある時点における探索領域Ｐは、その１サンプリング時間前、即ち直前のフレームにおいて検出された蛍光ビーズの位置を中心として、上記のように設定される。蛍光ビーズは振動しているため、この手順を繰り返すと、図１１に示すように、振動に従って探索領域Ｐも移動する。画像処理はこの各探索領域Ｐ内のみについて行われるため、処理する画像の面積は著しく減少し、従って画像処理時間を大幅に短縮することが可能となる。
【００３４】
このようにして探索領域Ｐが設定された後、対物レンズ５の追従制御を開始する。このとき、図１２に示すように、蛍光ビーズの振動振幅の中心が観察領域の中心位置にあるときに追従制御を開始することが好ましい。このため、蛍光ビーズを時系列的に検出して、その位置が観察領域中心近傍に来た時に対物レンズ５の追従制御を開始させる。図１３を参照してこれらを説明する。
【００３５】
図１３（ａ）は生体振動（蛍光ビーズの動き）を表し、図１３（ｂ）は対物レンズの動きを表し、図１３（ｃ）は観察画面上の蛍光ビーズの動きを表す。蛍光ビーズは振動の何れかの時点で中央部である原点Poを通るように予め調節される。    
図１３(ａ)において、時刻t1のときに、生体振動の振幅が画面中央部の原点Poを通過する。これを検知すると、図１３(ｂ)に示すように、t1までは停止状態にあった対物レンズ駆動装置１１が、図７の制御シーケンスに従って振動を追従するように駆動を始め、対物レンズ５が振動の追従を開始する。これにより、図１３(ｃ)に示すように、時刻t1以降は生体振動が略相殺されて、観察画面にはブレの影響の少ない映像が出力される。これにより、観察領域の中心近傍で蛍光ビーズを観察できるようになる。
【００３６】
この追従制御の開始後（t1以降）において、さらに探索領域を設定する。    
まず、図１３(ｃ)に示すように、制御開始後に、蛍光ビーズの振動の少なくとも１周期分の時系列データをメモリ２２に格納する。メモリ２２に格納された時系列データにおいて、連続する画像フレーム間で蛍光ビーズの位置の差分を演算する。この演算により、図１３（ｄ）に示したような画像フレーム間の蛍光ビーズの移動量Ｑが求められる。次いで、この移動量Ｑの最大値Ｑmax及び最小値Ｑminを検出し、最大振幅値ＱＱを算出し、メモリ２２に格納する。
【００３７】
そして、図１４に示したように、上記蛍光ビーズの位置を中心として、蛍光ビーズの最大移動量ＱＱ以上の大きさを有する矩形領域を探索領域Ｑとして設定する。探索領域Ｑの一辺の長さは、上記探索領域Ｐと同様に適宜設定する。
【００３８】
このように、対物レンズ５の追従制御を開始した後に、改めて探索領域Ｑを設定することにより、探索領域をさらに絞り込むことができ、画像処理面積をより減少させることができる。従って、画像処理時間をより短縮することができる。
【００３９】
探索領域の設定は、探索領域Ｐと探索領域Ｑの少なくとも２回行う。探索領域Ｑは、追従開始後に設定された領域を維持してもよく、或いは、例えば生体反応を刺激する、麻酔するなどのように観察条件が異なった場合に設定し直してもよい。或いは、一定時間毎に設定を更新してもよい。
【００４０】
他の実施形態として、探索領域Ｐ及びＱは、矩形に限定されず、図１５に示すように円形であってもよい。或いは、図１６に示すように、長辺が蛍光ビーズの振動方向と平行である長方形であってもよい。このようにすることにより、探索領域をさらに小さくすることが可能となる。
【００４１】
他の実施形態として、探索領域Ｐが設定された後、対物レンズ５の追従制御を開始する際に、蛍光ビーズが振動振幅の中心位置以外に位置にあるときに追従を開始してもよい。図１７に示すように、呼吸部以外の部分は変位量が小さいので、この部分で制御を開始すれば滑らかに追従できる。この後に、手動もしくは自動により、蛍光ビーズの位置が中心に来るように設定してもよい。
【００４２】
ところで、図１８に示すように、蛍光ビーズが探索領域を越えてしまった場合は、その直前のフレームにおいて検出された蛍光ビーズの位置を現在位置として出力させ、データの欠落による追従制御系の混乱を防ぐ。この場合、対物レンズ５は直前の位置に留まる。次のフレームにおいて蛍光ビーズが探索領域内に戻れば、そのまま検出を続行すればよい。次のフレームにおいても蛍光ビーズが探索領域外に存在する場合は、探索領域の設定を更新すればよい。
【００４３】
また、探索領域Ｐを設定する際に、図１９に示すように、設定した探索領域が、観察領域外にはみ出すこともあり得る。その場合は、図２０に示すように、観察領域内の領域（網線部分）を探索領域として設定することにより、システムの誤動作等を防ぐことができる。
【００４４】
ところで、画像処理部２１において処理する画像面積、即ち画素数によって、演算時間は異なる。そのため、探索領域の設定によって制御系の安定性に影響を与えることになる。画像処理による演算遅れはフィードバックループ系のむだ時間となる。このむだ時間を表出させたビジュアルサーボシステムのブロック図を図２１に示す。このフィードバック系のオープンループの周波数特性を図２２に示すボード線図で表す。ゲイン特性が0dBと交差するゲイン交差周波数において、位相が−180度からどれだけ余裕があるかを示す位相余裕によって制御系の安定性が決まる。よって、むだ時間の大きさに依存して位相特性は図２２(b)に示すように変化する。例えば、画素数が大きくなり、処理時間が長くなると、むだ時間が大きくなり、位相余裕が小さくなる。従って制御系の安定性は悪くなる。そこで、制御ゲインを低下させることにより、ゲイン特性が０ｄＢと交差するゲイン交差周波数が移動し、位相余裕が確保できる。これにより制御系の安定性が保たれる。
【００４５】
以上のことから、処理する画素数に応じて画像処理に要する時間をあらかじめ計測しておき、ルックアップテーブルとしてメモリ２３に格納しておくことが好ましい。演算時間による制御系の位相状態を考慮し、処理時間が長い場合、すなわち探索領域が広い場合には、駆動制御装置１８において制御ゲインを低くし、制御系の安定性を確保する。そして、演算時間の短縮に合わせて制御ゲインを上げることにより、むだ時間が短縮された分、制御系の精度を向上させることができる。このように、演算時間の長短に合わせて適切に制御ゲインを設定することにより、制御系を安定させることができる。
【００４６】
次に、本発明の第２の実施形態に係る顕微鏡観察装置１００について、図２３及び２４を参照して説明する。    
なお、本実施形態の説明において、上述した第１の実施形態に係る顕微鏡観察装置１と構成を共通とする箇所に同一符号を付して説明を省略する。
【００４７】
本実施形態においては、検出用撮像装置９において図２４に示すようなCMOSなどのX−Yアドレス方式の撮像素子を使用する。検出用撮像装置９のための制御装置２４によって、予め撮像領域を設定しておき、該撮像領域内のみを撮像する。撮像領域は、蛍光ビーズが移動する領域を任意に設定することができ、例えば探索領域を撮像領域としてもよい。撮像された画像データは画像処理部２１に転送される。撮像領域を限定することにより、画像処理部２１における画像処理時間が短縮されるだけでなく、画像データの転送時間も短縮することができる。そのため、追従制御における遅れ時間がさらに短くなる。本実施形態における撮像領域の設定は、探索領域Ｑの設定後に行われることが好ましい。
【００４８】
なお、上記した第１及び第２の実施形態では、画像処理部２１において探索領域が設定されるとともに試料Ｓの変位量とその方向が算出され、駆動制御装置１８において対物レンズ駆動装置１１に送られる指令信号が演算されるが、画像処理部２１では探索領域の設定のみを行い、試料の変位量とその方向の算出は駆動制御装置１８において行ってもよい。
【００４９】
以上、顕微鏡を例として本発明の構成及び作用を説明したが、本発明の範囲は顕微鏡に限定されず、撮像装置、対物レンズ等を備える対物ユニット、該対物ユニット駆動装置などを備える観察装置であれば何れのものでも本願発明に包含される。
【００５０】
また、上記実施形態においては、観察領域内に蛍光ビーズが一つしかない場合を記載したが、図２５に示すように、観察領域内に蛍光ビーズが複数ある場合は、どの蛍光ビーズを追跡すべきかの設定をする。これは、手動で画角を調整するか、もしくは、追跡領域の初期設定において、その範囲を指定する。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施形態に係る顕微鏡観察装置を示す模式的な全体構成図。
【図２】生体の振動を時系列的に示す模式図。
【図３】図１の顕微鏡観察装置の説明における対物レンズと座標軸との関係を示す斜視図。
【図４】観察視野中のマーカーを示す模式図。
【図５】撮像素子上でマーカーが占める領域を示す模式図。
【図６】生体振動検出のフローチャートを示す図。
【図７】対物レンズ制御システムの制御ブロック図。
【図８】追従制御なしで生体振動を観察した時の模式図。
【図９】（ａ）は１周期分の生体振動の時系列データを表し、（ｂ）は画像フレーム間での蛍光ビーズの移動量を表す。
【図１０】Ｐmaxに基づいて設定された探索領域の模式図。
【図１１】蛍光ビーズの変位と探索領域との対応を示す模式図。
【図１２】蛍光ビーズが観察領域の中心位置にある状態を示す模式図。
【図１３】振動振幅の中心で追従制御を開始する場合の模式図。
【図１４】探索領域Ｑを設定した模式図。
【図１５】探索領域が円形である模式図。
【図１６】探索領域が長方形である模式図。
【図１７】振動振幅の中心以外の部分で追従制御を開始した場合の模式図。
【図１８】蛍光ビーズが探索領域外にある場合を示す図。
【図１９】探索領域が観察領域外にはみ出た場合を示す図。
【図２０】探索領域が観察領域外にはみ出た場合に探索される領域を示す図。
【図２１】ビジュアルサーボシステムを示すブロック図。
【図２２】制御系の安定性とゲイン特性の関係を示すボード線図。
【図２３】第２の実施形態に係る顕微鏡観察装置を示す模式的な全体構成図。
【図２４】撮像装置に用いられる撮像素子の一実施形態を示す図。
【図２５】観察領域内に複数の蛍光ビーズが存在する場合を示す模式図。
【符号の説明】
【００５２】
Ｓ…試料、Ｅ…励起光（光）、Ｆ…蛍光（戻り光）、１，１００…顕微鏡観察装置、３…励起光源（光源）、４…照明レンズ（照明光学系）、５…対物レンズ、８…観察用撮像装置、９…検出用撮像装置、１０…顕微鏡本体、１１…対物レンズ駆動装置、１８…駆動制御装置、２１…画像処理部、２２，２３…メモリ、２４…制御装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2010079221.tif 000014
【図１３】
2010079221.tif 000015
【図１４】
2010079221.tif 000016
【図１５】
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【図１６】
2010079221.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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